高庙子膨润土-砂混合料的三向膨胀力特性

对不同干密度和含砂率高庙子膨润土-砂混合缓冲/回填材料的试样进行一系列三向膨胀力试验研究,结果表明,混合料三向膨胀力均随干密度呈指数关系递增,随含砂率呈指数关系递减。混合料存在各向异性,竖向膨胀力大于水平向膨胀力;含砂率和干密度均对试样的各向异性产生影响;当含砂率大于30%以后,含砂率的增加对其各向异性影响较小;混合料的各向异性随干密度的增大更加显著,并逐渐趋于稳定;对各向异性的机制进行分析,提出基于体积率的膨润土干密度这一指标,建立高庙子膨润土及其含砂混合料三向膨胀力的经验模型,并对模型进行验证和应用,研究成果可为高放废物深地质处置库中的缓冲/回填材料设计提供参考。

膨润土-砂混合材料三向膨胀力试验研究

利用改进的三向胀缩仪研究了掺砂率、干密度对高庙子膨润土-砂混合型缓冲/回填材料膨胀特性的影响。试验结果表明:混合物的三向膨胀力与掺砂率和干密度均呈指数关系,随干密度增加而增加,随掺砂率增加而减小;混合物的竖向膨胀力始终大于水平向膨胀力,在试验研究的范围内,水平向膨胀力与竖向膨胀力的比值随干密度变化较小,其值稳定在0.8左右;水平向膨胀力与竖向膨胀力的比值随掺砂率增加大致呈线性降低;混合物的三向膨胀力发展呈两个阶段,初始阶段膨胀力发展迅速可达到最大膨胀力80%左右,第二阶段膨胀力发展缓慢。最后从晶体扩张理论和双电层理论分析了混合物的膨胀特性机理。

考虑时间效应的黑色页岩遇水三向宏微观膨胀力模型研究

为研究黑色页岩遇水膨胀特性,开展物理力学性质、X衍射(XRD)测试以及三向侧限膨胀力试验,进一步基于黑色页岩中亲水性黏土矿物晶层膨胀与双电层理论及宏观物理力学性质,考虑页岩各向异性特征,提出考虑时间效应的分段式黑色页岩三向宏微观膨胀力本构模型,能较完备描述黑色页岩膨胀力发展过程。研究结果表明:黑色页岩遇水膨胀力发展过程服从幂指数关系,在遇水0~2 d内,膨胀力增长迅速,达到最大值70%,膨胀力遵循晶层膨胀关系;当遇水时间2~8 d,膨胀力增长20%,以黏粒扩散双电层膨胀为主;当遇水时间达到8 d后,膨胀力达到最大膨胀力的95%以上,膨胀过程基本达到稳定。同时,膨胀力发展表现出较强的各向异性,层理面法线方向(z方向)膨胀力最大,平行于层理面方向(x,y方向)的膨胀力分别约为法线方向的0.31,0.29倍。研究成果可为黑色页岩地区工程建设中的膨胀问题提供理论参考。

巨大芽孢杆菌改良邯郸强膨胀土试验研究

膨胀土是一种分布广,对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土,容易产生胀缩裂隙;为降低膨胀土的自由膨胀率,提高其抗剪强度,利用巨大芽孢杆菌诱导方解石沉积(MICP)技术,搭配不同的固结溶液对膨胀土进行固化改良室内试验.通过5组自由膨胀率试验筛选出了两组效果最明显的改良组合:巨大芽孢杆菌+1.0 M胶结液(CaCl2+Urea)的混合溶液、巨大芽孢杆菌+1.0 M CaCl2的混合溶液.通过三轴剪切试验和三向膨胀力试验研究了改良前后土样的自由膨胀率、抗剪强度和膨胀力.结果表明,对比于未改良的重塑膨胀土,改良后的膨胀土表现出来的各项参数均有不同程度的改善.其中,巨大芽孢杆菌+1.0 M CaCl2溶液改良组膨胀土自由膨胀率下降了85.4%,内摩擦角提高了5.2%,黏聚力提高了11.5%,垂直方向膨胀力下降了20%、水平方向膨胀力平均下降23%;巨大芽孢杆菌+1.0 M胶结液(CaCl2+Urea)的混合溶液改良组膨胀土自由膨胀率下降了87.7%,内摩擦角提高了18.5%,黏聚力提高了32.1%,垂直方向膨胀力下降了29%、水平方向膨胀力平均下降了32%;巨大芽孢杆菌和胶结液复合改良强膨胀土的方法是可行的.